(57)【要約】【課題】  歯付プーリの全てのプーリ歯に対する歯荷重を測定する。【解決手段】  歯荷重測定用プーリ１０のプーリ歯のうちの１つを測定用プーリ歯１２とする。シャフト２０をシャフト本体２１とそれよりも径の大きい固定部２２とから構成する。歯荷重測定用プーリ１０をシャフト本体２１に装着し、歯荷重測定用プーリ１０を固定部２２に当接させてシャフト２０に取り付ける。固定部２２の歯荷重測定用プーリ１０に当接する面２２ｐに１つのノックピン２４を設ける。歯荷重測定用プーリ１０の軸穴１３の周囲に各プーリ歯の位置に対応するノックピン嵌合孔１４を設ける。ノックピン２４を１つのノックピン嵌合孔１４に嵌入して測定を行なおうとする任意の歯の位置に測定用のプーリ歯１２の位置を合わせる。ネジ穴２３に取付ネジ部材を螺着させることにより歯荷重測定用プーリ１０をシャフト２０に固定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯付ベルトと歯付プーリとの噛合いにおいて発生する歯荷重を測定するための歯荷重測定装置であって、
歯荷重を測定するための測定用プーリ歯を備える歯荷重測定用プーリと、
前記歯荷重測定用プーリを取り付けるためのプーリ取付シャフトと、
前記プーリ取付シャフトに対する前記測定用プーリ歯の回転方向の相対的な位置を前記歯荷重測定用プーリの各プーリ歯に対応する位置に位置合せする位置決め手段と
を備えることを特徴とする歯荷重測定装置。
【請求項２】
前記位置決め手段が、前記プーリ取付シャフトに設けられたピンと、前記歯荷重測定用プーリの前記各プーリ歯に対応する位置に各々設けられた複数のピン孔とからなり、前記ピンが前記複数のピン孔の何れか１つに嵌合することにより、前記測定用プーリ歯の位置決めが行われることを特徴とする請求項１に記載の歯荷重測定装置。
【請求項３】
前記位置決め手段が、前記プーリ取付シャフトに設けられた位置合わせ用の印と、前記歯荷重測定用プーリの前記各プーリ歯に対応する位置に各々設けられた複数の位置合わせ用の印とからなり、前記プーリ取付シャフトに設けられた位置合わせ用の印を前記歯荷重測定用プーリに設けられた前記複数の位置合わせ用の印の何れか１つに合わせることにより、前記測定用プーリ歯の位置決めが行われることを特徴とする請求項１に記載の歯荷重測定装置。
【請求項４】
前記印が罫書線であることを特徴とする請求項３に記載の歯荷重測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載された歯荷重測定装置において用いられる歯荷重測定用プーリ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載された歯荷重測定装置において用いられるプーリ取付シャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯付ベルトと歯付プーリとの間に発生する歯荷重を測定する歯荷重測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯付プーリは、例えばタイミングベルト等の歯付ベルトとともにベルト伝動に用いられる。歯付ベルトは歯付プーリとの噛合いにより回転力を伝達するので、ベルト歯とプーリ歯との間に掛かる荷重はベルトの耐久性能に大きな影響を及ぼす。このようなことから歯付プーリの歯荷重を測定し、歯付ベルトと歯付プーリの噛合いを適正化するために、歯付プーリの歯荷重を測定するための歯荷重測定用プーリが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３０４６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来歯荷重（又は歯荷重分担）は何れの歯の噛合いにおいても略等しいものと考えられてきたが、歯荷重は各歯の位置により異なり、それがベルト耐久性に影響を与えることが判明した。例えば内燃機関で用いられるタイミングベルト等においては、クランクシャフトの位相に対応してベルト荷重状態が変動するため各歯に掛かる歯荷重は通常歯毎に大きく異なる。
【０００４】
本発明は、全ての歯に対する歯荷重を測定することができる簡略な構成の歯荷重測定装置と、これに用いられる歯荷重測定用プーリ及びプーリ取付シャフトを安価に提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の歯荷重測定装置は、歯付ベルトと歯付プーリとの噛合いにおいて発生する歯荷重を測定するための歯荷重測定装置であって、歯荷重を測定するための測定用プーリ歯を備える歯荷重測定用プーリと、歯荷重測定用プーリを取り付けるためのプーリ取付シャフトと、プーリ取付シャフトに対する測定用プーリ歯の回転方向の相対的な位置を歯荷重測定用プーリの各プーリ歯に対応する位置に位置合せする位置決め手段とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
例えば位置決め手段は、プーリ取付シャフトに設けられたピンと、歯荷重測定用プーリの各プーリ歯に対応する位置に各々設けられた複数のピン孔とからなり、ピンが複数のピン孔の何れか１つに嵌合することにより、測定用プーリ歯の位置決めが行われる。
【０００７】
また例えば位置決め手段は、プーリ取付シャフトに設けられた位置合わせ用の印と、歯荷重測定用プーリの各プーリ歯に対応する位置に各々設けられた複数の位置合わせ用の印とからなり、プーリ取付シャフトに設けられた位置合わせ用の印を歯荷重測定用プーリに設けられた複数の位置合わせ用の印の何れか１つに合わせることにより、測定用プーリ歯の位置決めが行われる。このとき印が罫書線であることが好ましい。
【０００８】
本発明の歯荷重測定用プーリは、上記歯荷重測定装置において用いられた歯荷重測定用プーリである。
【０００９】
また本発明のプーリ取付シャフトは、上記歯荷重測定装置において用いられたプーリ取付シャフトである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によれば、全ての歯に対する歯荷重を測定することができる簡略な構成の歯荷重測定装置と、これに用いられる歯荷重測定用プーリ及びプーリ取付けシャフトを安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明が適用された第１実施形態の歯荷重測定装置、すなわち歯荷重測定用プーリとこの歯荷重測定用プーリが取付けられるプーリ取付シャフトの側断面図であり、図２、図３は、歯荷重測定用プーリの背面図及びプーリ取付シャフトの正面図である。図１〜図３を参照して、第１実施形態の歯荷重測定用プーリとプーリ取付シャフトについて説明する。なお、図１は、図２、図３のＸ−Ｘ断面に対応し、図２は図１の矢印Ａ方向からの歯荷重測定用プーリの矢視図に対応し、図３は図１の矢印Ａ方向とは逆方向からのプーリ取付シャフトの矢視図に対応する。
【００１２】
第１実施形態の歯荷重用測定プーリ１０は、例えば歯数が２２歯の歯付プーリに対応したもので、２１個の通常の歯１１と１個の測定用の歯１２とを備える。プーリ１０の中央にはプーリ取付シャフト２０を挿入するための軸穴１３が設けられ、軸穴１３はプーリ１０の裏面側から正面側へと連通する。プーリ１０の裏面側であって、軸穴１３の周囲近傍には、軸穴１３（回転軸）を中心として回転対称にプーリの歯数に対応する数の孔（ノックピン嵌合孔）１４が設けられる（本実施形態では２２個）。
【００１３】
２１個の歯１１がプーリ１０の円筒外周面に一体的に形成されているのに対して、測定用の歯１２は、その歯に掛かる荷重を測定するため周囲が切り取られた構造をしている。すなわち、歯１２は、従来周知のようにプーリ１０の外周面からではなくより中心部に近い所定の位置から径方向外側に延在して片持支持される。歯荷重の測定は、歯１２の両側１２Ａ、１２Ｂに貼着された歪ゲージにより歯１２の歪を測定することにより行われ、本実施形態では歯面荷重と歯先面摩擦力の合力が測定される（なお本発明は、歯面荷重のみを測定する歯荷重測定用プーリにも適用できる）。
【００１４】
一方、シャフト２０は、軸穴１３に挿入されるシャフト本体２１と、シャフト本体２１よりも径の太い固定部２２とから構成される。固定部２２とシャフト本体２１の間は、段部を構成しシャフト軸に垂直な面２２ｐが形成される。面２２ｐは孔１４が形成されたプーリ１０の裏面に当接し、プーリ１０の軸方向の動きを規制する。
【００１５】
シャフト本体２１の中心には軸方向に沿ってその先端部からネジ穴２３が形成される。すなわち、従来周知のようにプーリ１０はシャフト本体２１に嵌挿れるとともに、固定部２２の面２２ｐとネジ穴２３に螺着される取付ネジ部材（図示せず）との間に挟まれる。プーリ１１は、取付ネジ部材を締め付けることによりシャフト２０に固定される。
【００１６】
固定部２２の面２２ｐにはこの面に垂直に少なくとも１本のノックピンが設けられる。本実施形態では１本のノックピン２４が設けられ、プーリ１０に形成された孔１４の何れか１つと嵌合する。すなわち、ノックピン２４と孔１４との係合により、シャフト２０に対するプーリ１０の回転方向の位置決めが成される。孔１４は、プーリ１０の歯数に対応して形成されるので、シャフト２０に対するプーリ１０の回転方向の位置決めは、ノックピン２４に係合される孔１４をずらすことにより、１歯単位で行なうことができる。すなわち、ノックピン２４に係合する孔１４の位置を順番にずらすことにより、測定用の歯１２をシャフト２０に対する全ての位置に配置することができる。
【００１７】
なお図４に、自動車エンジンにおけるカムシャフトが一周する間に、シャフトに対しそれぞれ異なる位置にある歯の歯荷重（ベルト荷重）の変動を図示する。ここでクランクプーリの歯数は２２歯であり、それぞれの位置を歯番号として歯Ｎｏ．１〜歯Ｎｏ．２２で表わす。また、クランクプーリの２回転はカムシャフトの１回転に対応し、図４の横軸は、プーリの回転角度（°）を表わす。すなわち、クランクプーリ回転角度の０°〜７２０°がカムシャフトの０°〜３６０°に対応する。また、図４において縦軸はベルト荷重であるが、歯Ｎｏ．１〜歯Ｎｏ．２２の各歯荷重が同じグラフ上に縦方向にシフトして描かれているため、各歯Ｎｏ．１〜歯Ｎｏ．２２の歯荷重変動波形の基準位置（０Ｎ）は、それぞれ異なり各波形の平坦部分に略対応している。
【００１８】
クランクシャフトに対して、各歯Ｎｏ．１〜歯Ｎｏ．２２の各々の歯は異なる位相に位置するが、図４に示されるように、歯Ｎｏ．１〜歯Ｎｏ．２２の歯荷重変動の波形は、歯番号（歯の位置）毎に異なる。したがって、従来のように、クランクシャフトに対する１つの位置の歯の歯荷重しか測定できない場合には、図４の中の特定の１つの歯荷重変動のみを測定することになり、本実施形態のように、他の歯荷重変動を測定することができない。
【００１９】
以上のように第１実施形態によれば、全ての位置の歯に作用する歯荷重を測定することができるので、より適切にベルトの取付張力や歯型などを設定することができ、ベルトの耐久性能を向上させることが可能となる。
【００２０】
また、本実施形態の歯荷重測定用プーリ及び歯荷重測定用プーリ取付シャフトでは、従来用いられていたキー及びキー溝を省くことができ、これらを形成する工程を省略することができる。またプーリの歯数に対応した位置合わせ用の孔を設け、シャフトにノックピンを設けるだけの簡略な構成で上記作用効果を得ることができ、低コストでこれらのことを達成することができる。なお、本実施形態では、ノックピンをシャフト側に設け、複数のノックピン嵌合孔をプーリ側に設けたが、測定するプーリの歯数が一定の場合にはノックピンをプーリ側に設け、ノックピン嵌合孔をシャフト側に設けることも可能である。
【００２１】
次に図５〜図７を参照して本発明が適用された第２実施形態の歯荷重測定装置、すなわち歯荷重測定用プーリ及びプーリ取付シャフトの構成について説明する。
【００２２】
図５は、第２実施形態の歯荷重測定用プーリとこの歯荷重測定用プーリが取り付けられるプーリ取付シャフトの側断面図である。図６、図７は、歯荷重測定用プーリ及びプーリ取付シャフトの正面図である。なお、図５は、図６、図７のＸ’−Ｘ’断面に対応し、図６、７は図５の矢印Ｂ方向からの歯荷重測定用プーリ及びプーリ取付シャフトの矢視図に対応する。なお、第２実施形態における第１実施形態と同様の構成に関しては説明を省略するとともに、同一参照符合を用いる。
【００２３】
第２実施形態の歯荷重測定用プーリ１０’は、第１実施形態と同様に例えば２２歯の歯付プーリでありその中央には軸孔１３が形成され、１つの測定用の歯１２を備える。一方、第１実施形態とは異なり第２実施形態では、孔１４を形成する代わりに例えば罫書線１５がプーリの歯数に対応して描かれる。すなわち、第２実施形態では、プーリの正面に軸孔１３から放射状に等間隔で罫書線１５が例えば２２本設けられる。
【００２４】
また、第２実施形態のプーリ取付シャフト２０’は、第１実施形態のノックピン２４を設ける代わりに、プーリ１０’の罫書線１５との位置合わせを行なうための少なくとも１本の罫書線２５（本実施形態では１本）がシャフト本体２１の先端面に描かれる。すなわち罫書線２５は、シャフト本体２１の先端部端面の外周縁からシャフト軸中心に向けて描かれる。プーリ１０’をシャフト２０’に装着するときに、罫書線２５の位置に１つの罫書線１５を符合させることにより、測定用の歯１２の位置を各歯の位置に対応させてプーリ１０’をシャフト２０’に取り付けることができる。
【００２５】
以上のように、第２実施形態においても、第１実施形態と略同様の効果を得ることができる。また、第２実施形態では、プーリに孔を設け、シャフトにノックピンを設ける必要がないので第１実施形態よりも更に簡略な構成で、上記作用効果を実現できる。
【００２６】
なお、第２実施形態では罫書線を例に説明を行なったがこれに限定されるものではなく、プーリの歯数に対応した位置決め用の印をプーリ側に設け、シャフト側にプーリ側の位置決め用の印と符合できる印を設けるのであれば、他のどのような印であってもよく、各印が配置される位置も本実施形態に限定されるものではない。また、シャフトの形状は本実施形態に限定されるものではなく、例えばシャフトがテーパ状に形成されている場合には、プーリの軸孔がこれに対応した形状となる。また本実施形態では、プーリに設けられた測定用の歯は１つであったが、測定用の歯をプーリに２つ以上設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明が適用された第１実施形態の歯荷重測定用プーリと歯荷重測定用プーリ取付シャフトの側断面図である。
【図２】図１の歯荷重測定用プーリの背面図である。
【図３】図１のプーリ取付シャフトの正面図である。
【図４】シャフトに対しそれぞれ異なる位置にある歯のカムシャフト一周分の歯荷重変動を描いたグラフである。
【図５】第２実施形態の歯荷重測定用プーリと歯荷重測定用プーリ取付シャフトの側断面図である。
【図６】図５の歯荷重測定用プーリの正面図である。
【図７】図５のプーリ取付シャフトの正面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０、１０’  歯荷重測定用プーリ
１１  プーリ歯
１２  測定用プーリ歯
１３  軸穴
１４  ノックピン嵌合孔
１５  罫書線
２０、２０’  プーリ取付シャフト
２１  シャフト本体
２２  固定部
２４  ノックピン
２５  罫書線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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